CN113363804A - 一种外腔反馈激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种外腔反馈激光装置。该外腔反馈激光装置包括种子光源、单向传输模块、F‑P腔、相位调节模块以及光线转向模块；种子光源用于输出种子光束；单向传输模块用于将种子光束传输至F‑P腔，并阻挡F‑P腔的反射光束入射至种子光源；光线转向模块用于改变F‑P腔透射光束的传输方向，以使透射光束反馈至种子光源形成环形光路；相位调节模块用于调节环形光路中光束的相位，以使F‑P腔满足频率锁定条件，形成锁频激光。本发明实施例的技术方案，采用厘米或厘米以下量级小尺寸、高Q值F‑P腔形成外腔反馈的窄线宽锁频激光，具有结构简单、体积小、成本低等优点。

Description

一种外腔反馈激光装置
技术领域
本发明实施例涉及激光技术，尤其涉及一种外腔反馈激光装置。
背景技术
具有低频率噪声的窄线宽激光器是相干激光通讯、激光传感(例如光纤传感水听器)、测风激光雷达等必须的核心器件。而未来性能进一步提升的城际和空间激光相干通讯，面向人工智能环境感知的调频连续波激光雷达、空间引力探测、原子分子测量等，对窄线宽激光的线宽、体积、功耗、成本都提出了更高的要求。
传统的固体、光纤等窄线宽激光器的线宽可以达到百赫兹(Hz)至千赫兹(kHz)的级别，但是其成本高昂，体积较大，覆盖波长极其有限，推广应用难度较大。半导体激光可以批量低成本生产，体积小功耗低，覆盖波长范围广，越来越受到青睐，但其本征频率噪声大，最好的分布式反馈(Distributed Feed Back，DFB)激光器的线宽也在百kHz级别。使用高品质因子外腔光反馈可以显著压窄半导体激光线宽，迄今为止基于法布里-珀罗(F-P)腔的窄线宽激光研究都只停留在实验室而未有转化为产品和生产力，主要原因在于：现有研究中基于外腔的窄线宽激光器的光学结构复杂，相位调制方式复杂(例如PDH电反馈方式)，且都使用了尺寸较大的F-P腔(>10cm)，无法封装为小型化的可靠的产品。
发明内容
本发明实施例提供一种外腔反馈激光装置，该装置采用厘米或厘米以下量级小尺寸、高品质因子(Q值)F-P腔形成外腔反馈的窄线宽锁频激光，具有结构简单、体积小、成本低等优点。
本发明实施例提供一种外腔反馈激光装置，包括种子光源、单向传输模块、法布里-珀罗F-P腔、相位调节模块以及光线转向模块；
所述种子光源用于输出种子光束；
所述单向传输模块用于将所述种子光束传输至所述F-P腔，并阻挡所述F-P腔的反射光束入射至所述种子光源；
所述光线转向模块用于改变所述F-P腔透射光束的传输方向，以使所述透射光束反馈至所述种子光源形成环形光路；
所述相位调节模块用于调节所述环形光路中光束的相位，以使所述F-P腔满足频率锁定条件，形成锁频激光。
可选的，所述相位调节模块包括第一分束单元、第二分束单元、第一光电探测单元、第二光电探测单元以及温度控制单元；
所述第一分束单元位于所述F-P腔的入射端，所述第一分束单元的第一输出端输出的光束传输至所述第一光电探测单元，所述第一分束单元的第二输出端输出的光束传输至所述F-P腔；
所述第二分束单元位于所述F-P腔的输出端，所述第二分束单元的第一输出端输出的光束传输至所述第二光电探测单元，所述第二分束单元的第二输出端输出的光束在所述环形光路内传输；
所述温度控制单元用于改变所述外腔反馈激光装置内至少一个光学器件的温度，以调节所述环形光路中光束的相位。
可选的，还包括腔长调节模块，所述腔长调节模块用于调节所述F-P腔的腔长，以产生不同频率的锁频激光。
可选的，所述光线转向模块包括至少三个反射单元。
可选的，所述反射单元包括平面反射镜、全反射棱镜或半透半反镜中的至少一种。
可选的，所述F-P腔为中空F-P腔或固体F-P腔。
可选的，还包括光束耦合模块，所述光束耦合模块用于将所述种子光束耦合入所述F-P腔，还用于将所述透射光束耦合入所述环形光路。
可选的，所述种子光源包括第一端和第二端；
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第一端输入；或者，
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第二端输入。
可选的，所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第一端输入；
所述单向传输模块包括第一环行器，所述光线转向模块包括第一反射单元、第二反射单元和第三反射单元；
所述外腔反馈激光装置内的光束传输路径为：
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，由所述第一环行器的第一端输入，第二端输出，入射至所述F-P腔发生透射，形成所述透射光束；
所述透射光束依次经过所述第一反射单元、所述第二反射单元和所述第三反射单元反射后入射至所述第一环行器的第三端，并从所述第一环行器的第一端输出反馈至所述种子光源。
可选的，所述单向传输模块还包括第一隔离器，位于所述第一环行器的第二端与所述F-P腔之间的光路上。
可选的，所述种子光源的第二端用于输出所述锁频激光；或者，
所述外腔反馈激光装置还包括第三分束单元，所述第三分束单元位于所述F-P腔与所述第一环行器的第三端之间的光路上，所述第三分束单元的第一输出端输出所述锁频激光，所述第三分束单元的第二输出端输出的光束在所述环形光路内传输；或者，
所述第一反射单元、所述第二反射单元和所述第三反射单元中至少一个具有预设光线透过率，具有预设光线透射率的反射单元用于输出所述锁频激光。
可选的，所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第二端输入；
所述单向传输模块包括第二隔离器，所述光线转向模块包括第四反射单元、第五反射单元、第六反射单元和第七反射单元；
所述外腔反馈激光装置内的光束传输路径为：
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，由所述第二隔离器的第一端输入，第二端输出，入射至所述F-P腔发生透射，形成所述透射光束；
所述透射光束依次经过所述第四反射单元、所述第五反射单元、第六反射单元和所述第七反射单元反射后入射至所述种子光源的第二端。
可选的，所述单向传输模块还包括第二环行器，所述第二环行器位于所述第二隔离器与所述F-P腔之间，所述第二隔离器的第二端输出的种子光束由所述第二环行器的第一端输入，第二端输出，入射至所述F-P腔，所述F-P腔的反射光束由所述第二环行器的第二端输入，第三端输出所述锁频激光；或者，
所述外腔反馈激光装置还包括第四分束单元，所述第四分束单元位于所述F-P腔与所述种子光源的第二端之间的光路上，所述第四分束单元的第一输出端输出所述锁频激光，所述第四分束单元的第二输出端输出的光束在所述环形光路内传输；或者，
所述第四反射单元、所述第五反射单元、第六反射单元和所述第七反射单元中至少一个具有预设光线透过率，具有预设光线透射率的反射单元用于输出所述锁频激光。
可选的，所述F-P腔之外的所有器件均集成于同一片芯片上；
所述F-P腔固定于所述芯片上。
本发明实施例提供的外腔反馈激光装置，包括种子光源、单向传输模块、F-P腔、相位调节模块以及光线转向模块；通过种子光源输出产生锁频激光所需的种子光束；通过单向传输模块将种子光束传输至F-P腔，并阻挡F-P腔的反射光束入射至种子光源，防止F-P腔的反射光对种子光源造成干扰；通过光线转向模块改变F-P腔透射光束的传输方向，以使透射光束反馈至种子光源形成环形光路，返回到种子光源的光束形成外腔反馈；通过相位调节模块调节环形光路中光束的相位，提高反馈强度，以使F-P腔满足频率锁定条件，形成锁频激光。本发明实施例的技术方案，采用厘米或厘米以下量级的小尺寸、高Q值的F-P腔作为锁频用的外腔，具有结构简单、体积小、成本低等优点，有利于实现窄线宽锁频激光装置的产业化应用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种F-P腔的透射谱线示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图12是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图；
图14是本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
传统的窄线宽激光有固体窄线宽激光、光纤窄线宽激光、回音壁外腔窄线宽激光以及芯片集成外腔窄线宽激光等。这一类激光由于材料的吸收热效应、非线性效应以及空间穿孔效应，造成激光低频段的频率噪声较高，激光功率较低。使用F-P腔形成外腔窄线宽激光，可以解决上述的问题。但是现有技术中使用的光腔体积较大(>10cm)，而且反馈光路非常复杂，包括一系列半波片、四分之一波片、隔离器、偏振分束器等器件，使用了昂贵的相位调制器测量相位和压电陶瓷(PZT)控制反馈相位，反馈强度也较低(<<1％)，上述这些因素导致该技术一直停留在实验室而没法转化为产品。
有鉴于此，本发明实施例提供一种小型化、低成本的外腔反馈窄线宽激光装置。图1所示为本发明实施例提供的一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图1，本发明实施例提供的外腔反馈激光装置包括种子光源10、单向传输模块20、F-P腔30、相位调节模块40以及光线转向模块50；种子光源10用于输出种子光束；单向传输模块20用于将种子光束传输至F-P腔30，并阻挡F-P腔30的反射光束入射至种子光源10；光线转向模块50用于改变F-P腔30透射光束的传输方向，以使透射光束反馈至种子光源10形成环形光路；相位调节模块40用于调节环形光路中光束的相位，以使F-P腔30满足频率锁定条件，形成锁频激光。
其中，种子光源10可以选用半导体激光器，用于产生线宽较宽的种子光束，也可以采用光增益芯片与滤波器的组合，光增益芯片对特定波段(例如C波段)均有较高增益，滤波器可以为一个腔长很短的固定或可调滤波器，例如可以选用F-P滤波器，当采用可调滤波器时，可以在光放大器的增益谱线范围(数十个nm)内选择激光波长。单向传输模块20保证种子光束单向传输，防止光路中的光学表面(例如F-P腔的表面)的反射光返回种子光源导致干扰，可以包括环行器和/或隔离器。F-P腔30采用厘米量级(例如腔长<1cm)、高Q值(>1×106)小型F-P腔。在具体实施时，可选的，F-P腔可以为中空F-P腔或固体F-P腔。中空F-P腔可以为平行腔、平凹腔或凹面-凹面腔，由两片具有一定透射率和反射率的透镜形成，固体F-P腔可以由单块固体两端镀膜形成，具体实施时可以根据实际条件选择，本发明实施例不作限定。光线转向模块50可以包括多个反射单元，用于使光束传输方向变化，以使需要反馈的透射光束返回种子光源10，实现反馈闭环。
可以理解的是，要使F-P腔30实现激光的频率锁定，且效率较高，需要保证光束的相位与F-P腔30匹配，通过设置相位调节模块40，可以改变环形光路中光的相位，示例性的，本实施例中，相位调节模块40可以改变光路中至少一个光学器件的温度，从而实现相位调节。
本实施例的技术方案，通过种子光源输出产生锁频激光所需的种子光束；通过单向传输模块将种子光束传输至F-P腔，并阻挡F-P腔的反射光束入射至种子光源，防止F-P腔的反射光对种子光源造成干扰；通过光线转向模块改变F-P腔透射光束的传输方向，以使透射光束反馈至种子光源形成环形光路，返回到种子光源的光束形成外腔反馈；通过相位调节模块调节环形光路中光束的相位，提高反馈强度，以使F-P腔满足频率锁定条件，形成锁频激光。本发明实施例的技术方案，采用厘米或厘米以下量级的小尺寸、高Q值的F-P腔作为锁频用的外腔，具有结构简单、体积小、成本低等优点，有利于实现窄线宽锁频激光装置的产业化应用。
在上述技术方案的基础上，图2所示为本发明实施例提供的另一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图2，可选的，相位调节模块40包括第一分束单元41、第二分束单元42、第一光电探测单元43、第二光电探测单元44以及温度控制单元(图2中未示出)；第一分束单元41位于F-P腔30的入射端，第一分束单元41的第一输出端输出的光束传输至第一光电探测单元43，第一分束单元41的第二输出端输出的光束传输至F-P腔30；第二分束单元42位于F-P腔30的输出端，第二分束单元42的第一输出端输出的光束传输至第二光电探测单元44，第二分束单元42的第二输出端输出的光束在环形光路内传输；温度控制单元用于改变外腔反馈激光装置内至少一个光学器件的温度，以调节环形光路中光束的相位。
示例性的，在具体实施时，第一分束单元41和第二分束单元42可以为分束片，例如分出1％的光强度到对应的光电探测单元。第一光电探测单元43和第二探测单元44可以为光电二极管，第一光电探测单元43和第二探测单元44分别用于检测F-P腔30入射前和入射后的光强。图3所示为本发明实施例提供的一种F-P腔的透射谱线示意图。参考图3，自注入锁频激光频率可能锁在谱线任意位置(例如a，b，c)，激光锁在位置a可以得到最大的透射率和反馈强度。其中，锁频激光处于谱线的位置，由激光装置无反馈时的频率、光腔共振峰频率以及反馈环路光程相位等因素决定，而这几个参数都会随环境温度等变化，因此需要通过测量和反馈控制稳定锁频位置。本实施例中，通过第一光电探测单元43和第二探测单元44分别检测F-P腔30入射前和入射后的光强，可以计算判断光腔透射峰的锁频位置，以此作为调整反馈相位的依据。而反馈控制相位的执行，则可以通过改变环形光路中的至少一个光学器件温度。具体实施时，温度的改变可以通过半导体致冷器、加热元件(例如电阻)等，本发明实施例对此不作限定。通过检测F-P腔30入射前和入射后的光强，计算适当的反馈相位，通过改变光学器件的温度改变控制相位，可以大大简化反馈相位检测和控制系统，降低外腔反馈激光装置的成本。
需要说明的是，图2中所示的第一分束单元41、第二分束单元42的位置仅是示意性的，在具体实施时，第一分束单元41、第二分束单元42的具体位置并不限定，仅需保证第一分束单元41位于F-P腔30之前，用于对进入F-P腔30的光束进行分束，第二分束单元42位于F-P腔30之后，用于对F-P腔30的透射光束进行分束即可，第一分束单元41与F-P腔30之间可以包括一个或多个光学器件，第二分束单元42与F-P腔30之间也可以包括一个或多个光学器件，具体光学器件的排列方式可以根据实际情况设计。
图4所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图4，可选的，本实施例提供的外腔反馈激光装置还包括腔长调节模块60，腔长调节模块60用于调节F-P腔30的腔长，以产生不同频率的锁频激光。
可以理解的是，当F-P腔30的腔长不同时，产生的锁频激光的频率不同，通过调节F-P腔30的腔长，可以产生调频锁频激光。示例性的，腔长调节模块60可以采用PZT调节F-P腔30的腔长，也可以采用电控位移装置，具体实施时可以根据实际条件灵活选择。
可选的，光线转向模块包括至少三个反射单元。可选的，反射单元包括平面反射镜、全反射棱镜或半透半反镜中的至少一种。
示例性的，图5所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图5，光线转向模块50包括三个反射单元501、502和503，单向传输模块20包括一个环行器，通过三个反射单元将F-P腔30的透射光束传输至环行器的端口3，然后从端口1输出反馈到种子光源10。
可以理解的是，环行器是一种具有非互易性的光学元件，对于三端口环行器来说，其传输方式为端口1到端口2，端口2到端口3，端口3到端口1三个方向单向传输，而不能反向传输。具体实施时，反射单元可以为平面反射镜、全反射棱镜或半透半反镜中的至少一种，本发明实施例对此不作限定。
可选的，本实施例提供的外腔反馈激光装置还包括光束耦合模块，光束耦合模块用于将种子光束耦合入F-P腔，还用于将透射光束耦合入环形光路。
示例性的，图6所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图6，本实施例提供的外腔反馈激光装置还包括光束耦合模块70，图6中示意性的示出透镜71和透镜72，即光束通过透镜耦合，透镜71将使入射至F-P腔30的光场分布与F-P腔30的共振模式的光场分布相匹配，透镜72用于优化F-P腔30透射光的光场分布，使其更好地与种子光源10耦合。在其他实施例中，光束耦合方式可以为直接耦合、光栅耦合等方式，透镜耦合中的透镜也可以选用透镜组，本发明实施例对此不作限定。
可选的，种子光源包括第一端和第二端；种子光束从种子光源的第一端输出，透射光束从种子光源的第一端输入；或者，种子光束从种子光源的第一端输出，透射光束从种子光源的第二端输入。
图7所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图7，可选的，种子光束从种子光源10的第一端输出，透射光束从种子光源的第一端输入；单向传输模块20包括第一环行器21，光线转向模块50包括第一反射单元51、第二反射单元52和第三反射单元53；
外腔反馈激光装置内的光束传输路径为：
种子光束从种子光源10的第一端输出，由第一环行器21的第一端1输入，第二端2输出，入射至F-P腔30发生透射，形成透射光束；透射光束依次经过第一反射单元51、第二反射单元52和第三反射单元53反射后入射至第一环行器21的第三端3，并从第一环行器21的第一端1输出反馈至种子光源10。
现有技术中，一般反馈强度远小于1％，本实施例提供的外腔反馈激光装置，与现有技术相比，可以有效提高反馈强度。示例性的，环行器损耗通常为1dB,两次通过环形器共2dB损耗，若优化设计的F-P腔当处于图3中a点时损耗为2dB，反馈光与种子光源耦合损耗计1dB，第一分束单元41、第二分束单元42共引入1dB损耗，输出端引入4dB损耗，这样共计10dB损耗，反馈强度约10％。本实施例中，反馈强度在0.1％～10％之间，在同等的光腔Q值下可以进一步压缩激光线宽，提升锁频激光的频率稳定性。
图8所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图8，可选的，单向传输模块20还包括第一隔离器22，位于第一环行器21的第二端2与F-P腔30之间的光路上。
可以理解的是，通过设置第一隔离器22，可以进一步增加隔离度，减小F-P腔30的反射光对种子光源10的影响。
可以理解的是，在其他实施例中，当单向传输模块20包括第一隔离器22时，第一环行器21可以被普通分束器(例如50：50分束器)替代，但这样会引入6dB损耗，相对于采用环行器的方案，会导致反馈强度有一定的降低。
继续参考图7，可选的，种子光源10的第二端用于输出锁频激光；或者，图9所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图，参考图9，外腔反馈激光装置还包括第三分束单元80，第三分束单元80位于F-P腔30与第一环行器21的第三端3之间的光路上，第三分束单元80的第一输出端输出锁频激光，第三分束单元80的第二输出端输出的光束在环形光路内传输；或者，图10所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图，参考图10，第一反射单元51、第二反射单元52和第三反射单元53中至少一个具有预设光线透过率，具有预设光线透射率的反射单元用于输出锁频激光。
可以理解的是，图9中第三分束单元80的位置以及图10中第一反射单元51设置为具有预设光线透过率仅是示意性的，并不是对本发明实施例的限定，具体实施时可以根据实际情况设置第三分束单元80的位置或设置具有透射率的反射单元。第三分束单元80可以为镀膜的半反镜，可以为光栅或其他衍射结构，本发明实施例不作限定。
图11所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图11，可选的，种子光束从种子光源10的第一端输出，透射光束从种子光源10的第二端输入；单向传输模块20包括第二隔离器23，光线转向模块50包括第四反射单元54、第五反射单元55、第六反射单元56和第七反射单元57；
外腔反馈激光装置内的光束传输路径为：
种子光束从种子光源10的第一端输出，由第二隔离器23的第一端输入，第二端输出，入射至F-P腔30发生透射，形成透射光束；透射光束依次经过第四反射单元54、第五反射单元55、第六反射单元56和第七反射单元57反射后入射至种子光源10的第二端。
图12所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图。参考图12，可选的，单向传输模块20还包括第二环行器24，第二环行器24位于第二隔离器23与F-P腔30之间，第二隔离器23的第二端输出的种子光束由第二环行器24的第一端1输入，第二端2输出，入射至F-P腔30，F-P腔30的反射光束由第二环行器24的第二端2输入，第三端3输出锁频激光；或者，图13所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图，参考图13，外腔反馈激光装置还包括第四分束单元90，第四分束单元90位于F-P腔30与种子光源10的第二端之间的光路上，第四分束单元90的第一输出端输出锁频激光，第四分束单元90的第二输出端输出的光束在环形光路内传输；或者，图14所示为本发明实施例提供的又一种外腔反馈激光装置的结构示意图，参考图14，第四反射单元54、第五反射单元55、第六反射单元56和第七反射单元57中至少一个具有预设光线透过率，具有预设光线透射率的反射单元用于输出锁频激光。
可以理解的是，图12所示的实施例中，由于第二环行器具有单向传输功能，因此第二隔离器可以省略。图13中第四分束单元90的位置以及图14中第四反射单元54设置为具有预设光线透过率仅是示意性的，并不是对本发明实施例的限定，具体实施时可以根据实际情况设置第四分束单元90的位置或设置具有透射率的反射单元。第四分束单元90可以为镀膜的半反镜，可以为光栅或其他衍射结构，本发明实施例不作限定。在其他实施例中，F-P腔30与种子光源10的透射光路上也可以设置隔离器，以提升光路隔离性能。
可选的，在某一实施例中，F-P腔之外的所有器件均集成于同一片芯片上；F-P腔固定于芯片上。
可以理解的是，F-P腔之外的所有器件都可以采用芯片上的波导，通过将这些光学器件(例如分束器、耦合器、环行器、隔离器乃至集成的半导体激光器或增益芯片)均集成于同一片芯片上，可以增加外腔反馈激光装置的集成度。F-P腔可以通过与波导直接耦合、波导-透镜耦合或芯片上的光栅天线等耦合方式耦合入环形光路中，可以进一步实现外腔反馈装置的小型化。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种外腔反馈激光装置，其特征在于，包括种子光源、单向传输模块、法布里-珀罗F-P腔、相位调节模块以及光线转向模块；
所述种子光源用于输出种子光束；
所述单向传输模块用于将所述种子光束传输至所述F-P腔，并阻挡所述F-P腔的反射光束入射至所述种子光源；
所述光线转向模块用于改变所述F-P腔透射光束的传输方向，以使所述透射光束反馈至所述种子光源形成环形光路；
所述相位调节模块用于调节所述环形光路中光束的相位，以使所述F-P腔满足频率锁定条件，形成锁频激光。
2.根据权利要求1所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述相位调节模块包括第一分束单元、第二分束单元、第一光电探测单元、第二光电探测单元以及温度控制单元；
所述第一分束单元位于所述F-P腔的入射端，所述第一分束单元的第一输出端输出的光束传输至所述第一光电探测单元，所述第一分束单元的第二输出端输出的光束传输至所述F-P腔；
所述第二分束单元位于所述F-P腔的输出端，所述第二分束单元的第一输出端输出的光束传输至所述第二光电探测单元，所述第二分束单元的第二输出端输出的光束在所述环形光路内传输；
所述温度控制单元用于改变所述外腔反馈激光装置内至少一个光学器件的温度，以调节所述环形光路中光束的相位。
3.根据权利要求1所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，还包括腔长调节模块，所述腔长调节模块用于调节所述F-P腔的腔长，以产生不同频率的锁频激光。
4.根据权利要求1所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述光线转向模块包括至少三个反射单元。
5.根据权利要求4所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述反射单元包括平面反射镜、全反射棱镜或半透半反镜中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述F-P腔为中空F-P腔或固体F-P腔。
7.根据权利要求1所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，还包括光束耦合模块，所述光束耦合模块用于将所述种子光束耦合入所述F-P腔，还用于将所述透射光束耦合入所述环形光路。
8.根据权利要求1～7任一所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述种子光源包括第一端和第二端；
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第一端输入；或者，
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第二端输入。
9.根据权利要求8所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第一端输入；
所述单向传输模块包括第一环行器，所述光线转向模块包括第一反射单元、第二反射单元和第三反射单元；
所述外腔反馈激光装置内的光束传输路径为：
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，由所述第一环行器的第一端输入，第二端输出，入射至所述F-P腔发生透射，形成所述透射光束；
所述透射光束依次经过所述第一反射单元、所述第二反射单元和所述第三反射单元反射后入射至所述第一环行器的第三端，并从所述第一环行器的第一端输出反馈至所述种子光源。
10.根据权利要求9所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述单向传输模块还包括第一隔离器，位于所述第一环行器的第二端与所述F-P腔之间的光路上。
11.根据权利要求9所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述种子光源的第二端用于输出所述锁频激光；或者，
所述外腔反馈激光装置还包括第三分束单元，所述第三分束单元位于所述F-P腔与所述第一环行器的第三端之间的光路上，所述第三分束单元的第一输出端输出所述锁频激光，所述第三分束单元的第二输出端输出的光束在所述环形光路内传输；或者，
所述第一反射单元、所述第二反射单元和所述第三反射单元中至少一个具有预设光线透过率，具有预设光线透射率的反射单元用于输出所述锁频激光。
12.根据权利要求8所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，所述透射光束从所述种子光源的第二端输入；
所述单向传输模块包括第二隔离器，所述光线转向模块包括第四反射单元、第五反射单元、第六反射单元和第七反射单元；
所述外腔反馈激光装置内的光束传输路径为：
所述种子光束从所述种子光源的第一端输出，由所述第二隔离器的第一端输入，第二端输出，入射至所述F-P腔发生透射，形成所述透射光束；
所述透射光束依次经过所述第四反射单元、所述第五反射单元、第六反射单元和所述第七反射单元反射后入射至所述种子光源的第二端。
13.根据权利要求12所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述单向传输模块还包括第二环行器，所述第二环行器位于所述第二隔离器与所述F-P腔之间，所述第二隔离器的第二端输出的种子光束由所述第二环行器的第一端输入，第二端输出，入射至所述F-P腔，所述F-P腔的反射光束由所述第二环行器的第二端输入，第三端输出所述锁频激光；或者，
所述外腔反馈激光装置还包括第四分束单元，所述第四分束单元位于所述F-P腔与所述种子光源的第二端之间的光路上，所述第四分束单元的第一输出端输出所述锁频激光，所述第四分束单元的第二输出端输出的光束在所述环形光路内传输；或者，
所述第四反射单元、所述第五反射单元、第六反射单元和所述第七反射单元中至少一个具有预设光线透过率，具有预设光线透射率的反射单元用于输出所述锁频激光。
14.根据权利要求1所述的外腔反馈激光装置，其特征在于，所述F-P腔之外的所有器件均集成于同一片芯片上；
所述F-P腔固定于所述芯片上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115986543A (zh) * 2022-12-26 2023-04-18 北京大学长三角光电科学研究院 一种窄线宽激光器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6570893B1 (en) * 1998-11-25 2003-05-27 Science & Technology Corporation @ Unm Precisely wavelength-tunable and wavelength-switchable narrow linewidth lasers
CN105356294A (zh) * 2015-11-10 2016-02-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 可调谐窄线宽半导体激光器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6570893B1 (en) * 1998-11-25 2003-05-27 Science & Technology Corporation @ Unm Precisely wavelength-tunable and wavelength-switchable narrow linewidth lasers
CN105356294A (zh) * 2015-11-10 2016-02-24 中国科学院上海光学精密机械研究所 可调谐窄线宽半导体激光器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115986543A (zh) * 2022-12-26 2023-04-18 北京大学长三角光电科学研究院 一种窄线宽激光器
CN115986543B (zh) * 2022-12-26 2023-06-13 北京大学长三角光电科学研究院 一种窄线宽激光器

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